저가, 소형, 그리고 쉽게 생성 된 비행 밀을 사용 하 여 신들의 딱정벌레, 오리너구리 Quercivorus (무라야마)의 비행 능력을 측정

요약

우리는 저렴 한 가격과 작은 비행 밀, 일반적으로 사용 가능한 항목으로 건설 개발과 실험에서 쉽게 사용. 이 장치를 사용 하 여, 우리 ambrosia 딱정벌레, 오리너구리 quercivorus의 비행 능력을 측정.

초록

Ambrosia 딱정벌레, 오리너구리 quercivorus (무라야마), 참나무과 나무 (일본 오크 윌 트)의 대량 사망을 일으키는 곰 팡이 병원 체의 벡터입니다. 따라서, 분산 능력을 알고 도울 수 알려 트래핑/트리 제거 노력을 보다 효과적으로이 질병을 방지 하기 위해 있다. 이 연구에서 우리는 비행 속도 기간을 측정 하 고 새로 개발된 된 비행 밀을 사용 하 여 딱정벌레의 비행 거리를 추정. 비행 밀은 저렴 한 비용, 작은, 및 일반적으로 사용 가능한 항목을 사용 하 여 생성 된. 비행 밀 팔 및 그것의 수직 축 얇은 바늘 구성. 딱정벌레 표본 인스턴트 접착제를 사용 하 여 팔의 1 개의 끝에 붙어 있다. 다른 팁은 두꺼운 플라스틱으로 커버 되 고 때문에, 따라서 그것은 팔의 회전 검출을 용이 하 게. 팔의 혁명에는 적외선 LED 장착 사진 센서에 감지 되 고 팔 LED 위에 전달 될 때 출력 전압에서 변화에 의해 표시 됩니다. 포토 센서는 개인용 컴퓨터에 연결 되어 있으며 출력 전압 데이터 1 kHz의 샘플링 레이트에서 저장 됩니다. 이 비행 밀을 사용 하 여 실험을 실시 하 여 우리 P. quercivorus 날 수 발견 적어도 27 킬로미터. 우리의 비행 밀 저렴 하 고 작은 일반 항목 구성, 때문에 많은 비행 밀스 준비 고는 작은 실험실 공간에서 동시에 사용할 수 있습니다. 짧은 기간 내에 충분 한 양의 데이터를 얻기 위해 경험 수 있습니다.

서문

동물 이동 긴 거리 음식와 동료. 마이그레이션 동물 가끔 바람직하지 않은 동료를 수행 수 있습니다. 여성 ambrosia 딱정벌레, 오리너구리 quercivorus (무라야마)은 곰 팡이 병원 균, Raffaelea quercivora Kubono의 알려진된 벡터 외 신 이토. 이 병원 체 참나무과 나무 (일본 오크 윌 트)의 대량 사망 원인과 사망률¹의 높은 수준. 1980 년부터이 질병 일본, 확장 그리고 심각한 문제²되고있다.

P. quercivorus (몸 길이 4-5mm와 몸 무게에서 4-6 밀리 그램), 작은 곤충 그리고 질병의 연간 확장 제안 그들은 최대 몇 km^3,4비행 할 수 있다. P. quercivorus 남성 호스트 트리를 찾습니다 하 고 남성과 여성 모두⁵유혹 하는 집합 페로몬을 해제 합니다. 따라서, 호스트 나무 대량 conspecifics에 의해 공격 하 고 결국 죽는다. 남성 착륙 후 나무 안에 터널을 한 거죠 그리고 페로몬 유인 여성 터널을 입력 하 고 알을 낳는. 그들은 어른이 될 때까지 부 화 P. quercivours 터널에서 성장 한다. 성인 등장 하 고 새로운 호스트를 찾을 수 해산. 따라서, 질병의 확장이이 딱정벌레의 철새 능력을 가능 하 게 관련 되어 있습니다. 그러나, 비틀 날 수 정도 아직 명확 하지 않습니다. 또한, 암컷은 수 컷⁶ 보다 더 큰 (여성: 4.6 m m, 그리고 남성: 4.5 m m) 남성 딱정벌레 대상 트리에 대 한 검색, 트리, 내부 터널을 입력 하 고 다음 여성을 유치. 신체 크기와 그들의 인생에서 비행의 역할에 이러한 성적 차이, 고려 성적 차이 비행 능력에 있을 수 있습니다 하지만 능력에 차이가 불분명 남아.

일반적으로, 필드에 철새 능력을 측정, 특히 비행 능력, 철새 영역의 넓은 범위 때문에 매우 어렵습니다. 철새 능력에 대 한 비행 밀 시스템 등 곁된 조건 하에서 실험실에서 측정 되었다 이상 60 년^{7,8,9,10,,1112 , 13}. 비행 밀 시스템은 일부 곤충 장거리 비행 능력을가지고 나타났습니다. 예를 들어 비행기 공장에서 산악 소나무 딱정벌레의 가장 긴 비행 거리는 이상 24 km¹⁴, 그리고 Tetrastichus planipennisi 양 날아 극대 이상 7 km¹⁵. 비행 밀이 일반적으로 사용 가능한 도구는 살아있는 동물 생물학 분석 실험 종종 발생할 상당히 큰 개인 차. 이것을 극복 하기 위해 많은 측정을 여러 번 반복은 평균 분산 능력의 신뢰할 수 있는 예측 해야 합니다. 따라서, 여러 개인 데이터의 충분 한 금액의 빠른 컬렉션에 대 한 동시에 사용 한다. 그러나, 동시 실험 더 큰 공간, 여러 실험 설정을 요구 하 고 단일 측정 시스템에 비해 costlier 있습니다. 따라서, 비행 밀 저렴 한 비용으로, 쉽게 되어야 합니다 일반적으로 사용 가능한 항목 및 소형 크기에 내장. 또한, 실험 절차는 복잡 하지 해야 또는 숙련 연산자를 필요.

이 연구에서 우리는 실험에서 쉽게 사용 될 수 ambrosia 딱정벌레의 비행 능력을 측정 하는 소형, 저가 항공 공장 (그림 1 및 그림 2) 조립 P. quercivorus.

프로토콜

1입니다. 비행 공장 준공

1. 비행 밀 기구의 건설
   1. 바늘에서 플라스틱 부분을 잘라 (금속 부분: 40 m m 길이 직경에서 0.25 m m, 플라스틱 부품: 22 m m 길이 직경에서 2 mm) 집게 (그림 3).
   2. 비행 밀 팔으로 그들을 언급 하는 에폭시 수 지 접착제 (그림 3), 십자가의 형태로 치료 바늘이 바늘과 축 바늘을 수정 합니다.
      참고: 축 바늘 치료 측면 하단 측면 이어야 합니다. 비행 밀 팔의 발견된 팁 딱정벌레 (그림 1B 및 그림 3)를 붙이기 위한 것입니다.
2. 기지의 건설
   1. 가로로 슬라이딩에서 축 바늘을 방지 하기 위해 못을 망치로 얇은 스테인리스 금속 격판덮개 (5 x 5cm)의 표면에 작은 보조 개를 만들기 (그림 4).
      참고: 금속판의 실제 크기는 중요 한, 그리고 다른 자료 가능 하지만 어떤 부드러운 소재;을 사용 하지 마십시오 그렇지 않으면, 바늘은 붙어 회전에서 밀을 방지.
   2. 놓고는 나무에 금속 격판덮개를 수정 보드 접착 테이프로 (나무로 되는 기초).
   3. 이중 수 있도록 강판 구 부 L 자형 (그림 1C 와 그림 2A).
      참고: 그것은 벽에 가구를 해결 하기 위한 L 자 모양의 금속 격판덮개를 사용 하기 편리 했다. 격판덮개의이 종류를 사용 하 여 지원 다른 편리한 포인트 접시에 이미 많은 구멍을 했다. 구멍 속이 고, 또한 고정 스냅 단추 (그림 1A 및 그림 4)를 사용 했다.
   4. 일회용 플라스틱 피 펫의 끝을 절단 하 여 원통 하 게 (높이 = 1 cm, 외부 직경 (마약과) = 4 mm, 내부 직경 (신분증) = 2 m m) (그림 2A , 그림 4) 축 바늘을 지도 대 한.
   5. 넣고 금속판 (그림 2A , 그림 4)에 이중 L-모양의 접시와 실린더를 수정.
3. 감지 장치의 건설
   1. 그것을 만들기 위해 금속판을 구 부 L 모양의 상단 플레이트를 만들려고.
      참고: (그림 5B-C) 벽에 가구를 해결 하기 위한 L 자 모양의 금속 격판덮개를 사용 하기 편리 했다. 그렇다면,이 단계를 건너뛸 수 있습니다.
   2. (그림 2D-E, 그림 4및 그림 5A) 상단 플레이트에는 작은 금속 모자 (5 m m 길이 직경에서 1 m m)를 넣어.
      참고: 모자, 우리는 스냅 단추 사용. 그것은 L 자 모양의 판 (그림 4)에 구멍을 통해 전달.
   3. (그림 4 및 그림 5A)는 L 자 모양의 접시에 포토 센서를 수정 합니다. 센서에 대 한 회로 기판을 공간 (그림 2D-E, 그림 4) 하기 L 모양의 접시에 망했다.
   4. 적외선 LED를 접착제 (150 mW) LED (그림 1A 및 그림 2A)에 대 한 회로 기판 함께 작은 자석에.
   5. LED를 배치 (150 mW) 포토 센서 (그림 1A 및 그림 2A) 아래 받침판에.
4. 소유자의 건설
   1. 그것을 만들기 위해 금속판을 구 부 L 자형.
      참고: (그림 5B-C) 벽에 가구를 해결 하기 위한 L 자형 금속판을 사용 하기 편리 했다. 그렇다면,이 단계를 건너뛸 수 있습니다.
   2. 접시는 나무에 고정 나사 (그림 1C, 그림 4및 그림 5B)와 보드 (나무 벽). 나무 보드의 높이 중요 한, 그것은이 연구에서 7 cm입니다.
5. 연결 케이블
   1. 일반 전기 케이블을 통해 A/D 컨버터의 아날로그 입력된 채널 (아 인)에 사진 센서를 연결 합니다.
      모든 케이블은 번들 하 고 지저분한 작업 영역 종종 실험을 통해 미세 조작 방지 하기 때문에 (그림 5B-D) L 모양의 접시에 고정 하는 경우 참고: 그것은 도움이 됩니다.
   2. A/D 컨버터를 USB 케이블을 통해 개인용 컴퓨터 (PC)에 연결 합니다.

2. 실험 절차

1. 수집 모든 갓 등장에서 죽은 Quercus crispula P. quercivorus 성인 봉 (참나무목: 참나무과) 트리는 실험 수행 되어야 하는 날의 아침 (오전 7-9).
   참고: 이전에 수집 된 딱정벌레를 사용 하지 마십시오. 100 개 이상의 딱정벌레 매일 나와 새로 등장된 딱정벌레 매일 체크 했다. 딱정벌레를 수집에 자세한 방법에 대 한 참조¹⁶ 을 참조 하십시오.
2. Anesthetization에 대 한 얼음에 딱정벌레를 넣어. 않도록 젖은; 딱정벌레 그렇지 않으면, 다음 절차를 완료 하려면 어려울 것 이다. 얼음에 모든 후속 절차를 수행 합니다.
3. 밀 팔 pronotum 작은 양의 인스턴트 접착제 (많은 접착제) 딱정벌레의에 한 구성 요소를 배치 하 고는 pronotum 접촉 밀 팔을 유지.
   참고: 많은 접착제 건조 됩니다 천천히이 접착제 단독 사용 하는 경우. 그러나,이 접착제 두 구성 요소는 (자료 테이블)를 혼합 하는 때 신속 하 게 작동 합니다. 다른 구성 요소 (액체 접착제) 다음 단계에서 사용 됩니다.
4. 정밀한 바늘 또는 지팡이 사용 하 여 접착제 (액상 접착제)의 다른 구성 요소의 작은 금액을 추가 합니다. 날개 접착제 (그림 1B)에서 무료 있는지 확인 합니다. 액체 접착제는 많은 접착제의 경화를 촉진 하는 데 사용 됩니다.
5. 자석 다른 L-모양의 접시에 L 자 모양의 접시 (상단 플레이트)를 사용 하 여 비행 밀 (그림 6)에 십자가 모양의 바늘을 조정 합니다. 바늘의 맨 위에 접시의 높이 조정할 때 간단 하 게 상단 플레이트를 밀어. 상단 플레이트 (그림 5A)에 있는 스냅 버튼의 구멍에 축 바늘의 위쪽 끝을 삽입 하 고 (그림 6) 베이스 플레이트에 가이드로 다른 팁을 배치.
6. 센서 아래 IR LED의 위치를 조정 합니다.

3. 취득 및 데이터 분석

1. 포토 센서에서 증폭 된 출력 신호를 기록 하 고 (그림 7A) 1, 000 포인트/s의 샘플링 속도 (A/D 컨버터 및 소프트웨어, 재료의 테이블)에 대 한 상용 소프트웨어를 사용 하 여 A/D 컨버터를 통해 PC에 저장.
2. DAQFActoryExpress 소프트웨어를 시작 합니다.
3. 십자가 클릭 합니다 (+) 작업 영역 창에서 로깅 아이콘 표시.
4. 로깅 설정된 이름을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭 하 고 설정 로깅 시작을 선택 합니다.
   참고: 소프트웨어 계속 기록 하 고 데이터를 저장 합니다.
5. 녹음을 중지 하려면 로깅 설정된 이름을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭 하 고.csv 파일을 저장 하려면 끝 로깅이 설정 선택 합니다.
6. IR LED 기록 된 전압 임계값 (0.5 V)를 초과 하는 경우에 시간을 감지 하 여 적절 한 소프트웨어를 사용 하 여 위의 비행 밀 팔의 통과 시간을 추출 합니다.
   참고: 일부 소프트웨어 (예를 들어, MS Excel) 만든된.csv 파일을 읽을 수 있습니다, 때문에 연구의 목적에 따라 친숙 한 소프트웨어를 사용 합니다. 필요한 경우 다운로드 Github를 통해 사용할 수 있는 맞춤 프로그램 https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill. 프로그램을 사용 하 여 지침 뿐만 아니라 우리의 프로그램에 대 한 자세한 내용은 메인 프로그램 동반 하는 추가 정보 파일을 참조 하십시오.

결과

이 실험에서 비행기 공장에 적용 하는 딱정벌레의 약 50% 이상의 혁명을 보여주었다. 플라스틱 부분 센서와 LED 사이의 가상 선과 전달, 기록된 전압 변경에서 0 V에 대 한 약 6.5 V, 그리고 지나가는 기간 비행 속도 따라 10-20 ms 이내 했다. 따라서, 스파이크 같은 전압 변화 한 혁명 (그림 7B)으로 관찰 됩니다. 우리 때 비행 밀 팔 회전, 즉, 전압 초과 ...

토론

우리는 낮은-비용, 쉬운 빌드 및 소형 비행 밀 P. quercivorus (몸 길이에서 4-5 m m와 몸 무게에서 4-6 mg) 등 작은 곤충에 대 한 개발. 우리의 비행 밀 바늘, IR LED, 포토 센서, 순간 접착제, 등, 등만 일반 항목을 구성 하 고 컴퓨터 제어 전기 장치 등 정교한, 비싼, 또는 드문 항목을 요구 하지 않았다. 이 필요한 항목의 쉽고 빠른 컬렉션을 사용 하 고 실험 비용 감소. 실제로, 그것은 비행 밀 (PC,...

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
needle	Seirin	J type No. 5 x 40 mm
epoxy resin adhesive	Konishi	#16113
metal plate			from a home improvement store
disposable plastic pipette			from a home improvement store
snap button			from a craft store
IR sensor	Hamamatsu Photonics	S7136
IR LED	OptoSupply	OSIR5113A	150 mW
custom-made program			downloadable from Github. URL: https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill
instant glue	Toagosei	31204
A/D converter	LabJack Co.	U3-HV
DAQ software	AzeoTech	DAQFactoryExpress	download from AzeoTech Web page.